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1、放射药理学概论第一讲第1页，此课件共29页哦一、放射药理学的形成和发展一、放射药理学的形成和发展 l放射药理学放射药理学(Radiopharmacology)(Radiopharmacology)是一是一门新兴的学科，它是药理学和核科学相门新兴的学科，它是药理学和核科学相互融合而发展起来的边缘学科，它与药互融合而发展起来的边缘学科，它与药理学，核科学，特别是核药学有着非常理学，核科学，特别是核药学有着非常密切的关系。密切的关系。第2页，此课件共29页哦l放射性药物第一次应用于人体内是在放射性药物第一次应用于人体内是在19251925年，年，当时当时H.L.BlumgartH.L.Blumgar
2、t用用RaCRaC制备成放射性示踪剂，制备成放射性示踪剂，注射到人静脉中，以测定正常人和心脏病人的血注射到人静脉中，以测定正常人和心脏病人的血流速度。由于流速度。由于RaCRaC能发射出能发射出射线，故从体外就射线，故从体外就可以测定，十分方便。可以测定，十分方便。l 在在19461946年，美国橡树岑实验室制备一系列的年，美国橡树岑实验室制备一系列的较短半衰期的放射性药物，供医院和科研单位使较短半衰期的放射性药物，供医院和科研单位使用。五十年代后期反应堆和加速器提供了许多医用。五十年代后期反应堆和加速器提供了许多医用放射性核素，例如，用放射性核素，例如，131131I I，198198AuA
3、u，5151CrCr，9090Sr(Sr(锶），锶），5555FeFe，6060CoCo等。并制备成各种放射性药物等。并制备成各种放射性药物制剂，配合各种核医学仪器进行疾病的诊断和治制剂，配合各种核医学仪器进行疾病的诊断和治疗。疗。第3页，此课件共29页哦l二十世纪六十和七十年代，同位素发生器，二十世纪六十和七十年代，同位素发生器，99m99mTcTc和和113m113mInIn发生器相继成为商品，使放射性药发生器相继成为商品，使放射性药物使用范围大大开阔。七十年代末，加速器生物使用范围大大开阔。七十年代末，加速器生产的短寿命核素产的短寿命核素123123I I，6767GaGa（镓），（镓）
4、，111111InIn（铟）（铟）及及201201TeTe（碲）开始受到重视。（碲）开始受到重视。l同时，核医学仪器有了很大发展，同时，核医学仪器有了很大发展，单光子发单光子发射计算机断层技术射计算机断层技术(single photon Emission(single photon Emission Computed TomographyComputed Tomography，SPECT)SPECT)和和正电子发射计正电子发射计算机断层技术算机断层技术(positron Emission computed(positron Emission computed TomographyTomogra
5、phy，PECT)PECT)相继向世，对相继向世，对1111C C，1313N N，1515O O，1818F F短寿命缺中子核素标记药物提供更加光辉短寿命缺中子核素标记药物提供更加光辉前景。前景。第4页，此课件共29页哦l单光子发射计算机断层摄影（单光子发射计算机断层摄影（SPECTSPECT）的基本原的基本原理是：将能够放出纯粹理是：将能够放出纯粹光子的放射性核素或药光子的放射性核素或药物注入或吸入人体，通过显像仪的探头对准所要物注入或吸入人体，通过显像仪的探头对准所要检查的脏器接收被检部位发出的射线，再通过光检查的脏器接收被检部位发出的射线，再通过光电倍增管将光电脉冲放大转化成信号，经计
6、算机电倍增管将光电脉冲放大转化成信号，经计算机连续采取信息进行图像的处理和重建，最后以三连续采取信息进行图像的处理和重建，最后以三级显像技术使被检脏器成像。级显像技术使被检脏器成像。第5页，此课件共29页哦l正电子发射计算机断层扫描正电子发射计算机断层扫描(Positron Emission Computerized(Positron Emission Computerized Tomography,Tomography,简称简称PET)PET)是目前最先进的医疗诊断设备。当人体是目前最先进的医疗诊断设备。当人体内含有发射正电子的核素时，正电子在人体中很短的路程内（内含有发射正电子的核素时，正
7、电子在人体中很短的路程内（小于几小于几mmmm）即可和周围的负电子发生湮灭而产生一对）即可和周围的负电子发生湮灭而产生一对光光子，这两个子，这两个光子的运动方向相反，能量均为光子的运动方向相反，能量均为0.511Mev0.511Mev，因，因此，用两个位置相对的探测器分别探测这两个此，用两个位置相对的探测器分别探测这两个光子，并光子，并进行符合测量即可对人体的脏器成像。进行符合测量即可对人体的脏器成像。正电子发射计算机断层显像正电子发射计算机断层显像 (Positron Emission(Positron Emission TomographyTomography，PET)PET)系统是近年来
8、受到临床广泛重视的核医学系统是近年来受到临床广泛重视的核医学显像设备，并被誉为九十年代世界医学重大发展之一，被认显像设备，并被誉为九十年代世界医学重大发展之一，被认为为“在核医学史上奠定了一个划时代的里程碑在核医学史上奠定了一个划时代的里程碑”。PETPET与其与其他影象技术相比，他影象技术相比，PETPET显像剂能最大限度地与自然存在于机体内显像剂能最大限度地与自然存在于机体内活性分子保持一致。一定意义上，活性分子保持一致。一定意义上，PETPET是目前连接分子生物学是目前连接分子生物学与临床医学的最佳影像手段。与临床医学的最佳影像手段。第6页，此课件共29页哦l各国药典都收载了放射性药物，
9、例如各国药典都收载了放射性药物，例如19901990年版的年版的中华人民共和国药典中有中华人民共和国药典中有1717种，而种，而19901990美国药典美国药典（USP)USP)中收藏了中收藏了4141种，但作为商品供应的放射性种，但作为商品供应的放射性药物远比上述数量多。药物远比上述数量多。l放射性药物发展的同时，放射药理学也因需要适放射性药物发展的同时，放射药理学也因需要适应和发展起来，在应和发展起来，在19781978年年5 5月，在月，在AustriaAustria的的InnsbruckInnsbruck召开全世界的第一次放射性药理学专召开全世界的第一次放射性药理学专题讨论会题讨论会(
10、symposium)(symposium)，代表各大洲，代表各大洲3737个国家的个国家的388388名科学家出席会仪。并出版了三本论文集，名科学家出席会仪。并出版了三本论文集，(principle of Radiopharmacology)(principle of Radiopharmacology)。随后其发。随后其发展速度更快。以后每展速度更快。以后每4 4年开一次。年开一次。第7页，此课件共29页哦二、放射药理学的任务二、放射药理学的任务 l药理学的任务是研究药物和机体的相互作用，放射药理学的任务药理学的任务是研究药物和机体的相互作用，放射药理学的任务是研究放射性药物是研究放射性药物
11、(Radiopharmaceuticale)(Radiopharmaceuticale)的药物作用及其的药物作用及其原理，体内过程、使用方法、不良反应及其规律。放射药理原理，体内过程、使用方法、不良反应及其规律。放射药理学家和放射性药物化学家合作，共同研究和开发新的放射性学家和放射性药物化学家合作，共同研究和开发新的放射性药物，并探讨放射性的化学结构与药理作用之间的关系（构药物，并探讨放射性的化学结构与药理作用之间的关系（构效关系）。效关系）。l放射药理学作为药理学的一个分支，是一新鲜的界面学科，是放射药理学作为药理学的一个分支，是一新鲜的界面学科，是核科学技术和药理学相互融合的产物，它对放射
12、性药物的研究核科学技术和药理学相互融合的产物，它对放射性药物的研究可为核医学提供新药，还可为已经在用的老药提出新的用途。可为核医学提供新药，还可为已经在用的老药提出新的用途。放射药理学的原理研究可为临床医学，生物化学等提供重要的放射药理学的原理研究可为临床医学，生物化学等提供重要的深入的认识。深入的认识。第8页，此课件共29页哦三、放射性药物作用三、放射性药物作用 l放射性药物的分子由放射性核素化合成药物分子放射性药物的分子由放射性核素化合成药物分子的一部分或者放射性核素结合在药物分子上而形的一部分或者放射性核素结合在药物分子上而形成，因此它的药理作用由这两部分所决定。成，因此它的药理作用由这
13、两部分所决定。l放射性核素放射性核素(Radionuclide)(Radionuclide)发射出适宜的发射出适宜的射线射线和和射线。射线。l射线穿透性强，可以穿过机体，人们在体外可射线穿透性强，可以穿过机体，人们在体外可用探测器对其进行深测，从而可以确定放射性药用探测器对其进行深测，从而可以确定放射性药物在机体内存在部位和数量，为诊断疾病提供依物在机体内存在部位和数量，为诊断疾病提供依据。据。第9页，此课件共29页哦l放射性药物中的放射性核素发射出射线，可以破坏所浓集部位的异常组织和细胞，利用此特性可以治疗某些疾病，如癌症，此放射性药物的治疗又称放射化学治疗。l放射性药物在体内的分布，转运及
14、代谢是由药物分子的化学结构、物理化学性质、剂型的特性所决定。这一特性使放射性核素能达到机体内某一部位以达到诊断和治疗目的。l因此人们将放射性药物中的放射性核素比作核武器的原子弹头，将放射性药物中的药物分子比作运载火箭，主要运用前者的威力，后者只起导航定向运载的作用。二者巧妙有机结合，这是放射性药物能起到其它方法所无法起到的作用。第10页，此课件共29页哦第11页，此课件共29页哦诊断作用诊断作用l放射性药物如何起诊断作用呢？放射性药放射性药物如何起诊断作用呢？放射性药物诊断原理有二：物诊断原理有二：l1 1示踪浓度曲线法示踪浓度曲线法：放射性药物通过人体：放射性药物通过人体的某种器官的功能有在
15、身体某一部位的浓的某种器官的功能有在身体某一部位的浓度时程曲线，可以从体外探测，绘制。或度时程曲线，可以从体外探测，绘制。或者经过一定时间间隔，采取血样或尿样测者经过一定时间间隔，采取血样或尿样测量其中的放射性活性，从而评价各脏器功量其中的放射性活性，从而评价各脏器功能。能。第12页，此课件共29页哦l2 2显像法显像法l放射性药物诊断作用的另一种基本原则是放射性放射性药物诊断作用的另一种基本原则是放射性射线体内分布显像法（射线体内分布显像法（ImagingImaging），放射性药物），放射性药物从体内发出的从体内发出的射线，在体外用闪烁扫描仪或闪射线，在体外用闪烁扫描仪或闪烁照像机对某部位
16、进行多点测量，可得到放射性烁照像机对某部位进行多点测量，可得到放射性药物在体内分布图像。这种图像可以提供三方面药物在体内分布图像。这种图像可以提供三方面信息，即脏器或组织中占位性病变的定位，大小信息，即脏器或组织中占位性病变的定位，大小和形态，（组织定位显像）；脏器的某种功能状和形态，（组织定位显像）；脏器的某种功能状态，（脏器功能显像）和细胞的某种物质的代谢态，（脏器功能显像）和细胞的某种物质的代谢状态（细胞代谢显像）。状态（细胞代谢显像）。第13页，此课件共29页哦lA A）用于脏器显像）用于脏器显像 利用脏器和病变组织对放射利用脏器和病变组织对放射性药物摄取的差别，通过显像仪器来显示出脏
17、性药物摄取的差别，通过显像仪器来显示出脏器或病变组织的影像。一般采用的方法有两种器或病变组织的影像。一般采用的方法有两种：一种是利用正常脏器有选择性浓聚放射性药：一种是利用正常脏器有选择性浓聚放射性药物的能力，而病变组织浓聚能力缺乏或减弱。物的能力，而病变组织浓聚能力缺乏或减弱。在显像图上可观察到脏器的大小、位置、形态在显像图上可观察到脏器的大小、位置、形态及放射性分布等情况，病变组织呈现为放射性及放射性分布等情况，病变组织呈现为放射性缺损区；缺损区；l另一种是病变组织有选择性浓聚放射性药物的另一种是病变组织有选择性浓聚放射性药物的能力，而正常组织摄取能力缺乏或较差，在显能力，而正常组织摄取能
18、力缺乏或较差，在显像图上病变组织呈现为放射性浓聚区。像图上病变组织呈现为放射性浓聚区。第14页，此课件共29页哦l 显像的方式主要分为静态和动态两种。显像的方式主要分为静态和动态两种。l静态显像是在注入放射性药物后一定时间，显静态显像是在注入放射性药物后一定时间，显示放射性在脏器或病变组织内的分布，主要用示放射性在脏器或病变组织内的分布，主要用于检查器质性病变，特别是占位或缺血性病变于检查器质性病变，特别是占位或缺血性病变。l动态显像是显示在一定时间内的动态分布，所动态显像是显示在一定时间内的动态分布，所得结果不仅反映病变的部位，而且反映病变部得结果不仅反映病变的部位，而且反映病变部位的功能状
19、态。目前人体内大部分脏器，如甲位的功能状态。目前人体内大部分脏器，如甲状腺、肝、胆、脑、心肌、胰腺、骨骼、肺、状腺、肝、胆、脑、心肌、胰腺、骨骼、肺、肾上腺、淋巴腺及某些肿瘤等，均有放射性药肾上腺、淋巴腺及某些肿瘤等，均有放射性药物用于显像检查。物用于显像检查。第15页，此课件共29页哦lB B）用于功能测定）用于功能测定 给病人注射、口服或吸给病人注射、口服或吸入某种放射性药物，测定有关脏器中，或血入某种放射性药物，测定有关脏器中，或血、尿、粪中放射性的动态变化，以反映脏器、尿、粪中放射性的动态变化，以反映脏器的功能。人体各脏器有不同功能，有的脏器的功能。人体各脏器有不同功能，有的脏器能选择
20、性地浓集某种放射性药物并进行代谢能选择性地浓集某种放射性药物并进行代谢。当该脏器或其一部分发生功能异常时，其。当该脏器或其一部分发生功能异常时，其浓集放射性药物的程度，以及浓聚和清除该浓集放射性药物的程度，以及浓聚和清除该药物的速度将发生变化。用脏器功能测定仪药物的速度将发生变化。用脏器功能测定仪从体外测定该脏器放射性的时相变化常可反从体外测定该脏器放射性的时相变化常可反映功能异常的性质、程度和区域。映功能异常的性质、程度和区域。第16页，此课件共29页哦l核医学设备核医学设备Gamma相机相机l空间分辨率4mm；l能量分辨率11%；lGamma相机是对体内示踪核素释放出来的Gamma射线进行
21、探测并形成高分辨率的形态图像。经数据处理后，可用于诊断甲状腺、脑、费、肝、肾、心血管等脏器的病变和动态功能。第17页，此课件共29页哦第18页，此课件共29页哦lGamma刀：刀：1968年，西班牙医师Salorio采用DET/PET显示癫痫低代谢区（即癫痫放电区），又采用X刀/伽玛刀，治疗11只神经科疾病猫（局部药物致痫）。结果，8只猫神经科疾病发作停止，3只猫仍然发作，说明立体定向放射治疗可以用于癫痫治疗，这是一个划时代的贡献。近年来，日本、韩国、美国、中国相继开展了这项治疗，有效率大大提高，取得了令人注目的疗效。第19页，此课件共29页哦l伽马刀伽马刀第20页，此课件共29页哦单光子发射
22、计算机断层（单光子发射计算机断层（SPECT）l在Gamma相机的基础上，在体外设置探测器，得到数据，再由计算机计算得到断层图像。l空间分辨率3mm；l能量分辨率4%-5%正电子发射正电子发射CT（PECT）l利用放射性核素在原子列变时带有正电子发射的特点，将正电子发射的短寿命同位素制成放射性药物注入人体，测量这些放射性药物在人体脏器内的分布。lPECT可以研究血脑屏障的渗透性；l了解正常和有精神疾病的脑功能；l对心肌梗塞和肿瘤检测效果优于Gamma相机第21页，此课件共29页哦lSPECT的结果的结果2例癫痫患者SPECT图像:发作间期低灌注(A图)，发作期高灌注(B图)。癫痫灶发作间期在S
23、PECT上呈低灌注暗影，发作期变为高灌注亮影。第22页，此课件共29页哦lPECT结果举例结果举例癫痫患者PET图像:癫痫灶在发作间期呈低代谢，发作期变高代谢。第23页，此课件共29页哦放射性药物的应用举例：甲状腺功能测定放射性药物的应用举例：甲状腺功能测定甲状腺功能主要是：甲状腺功能主要是：吸收碘、合成甲状腺激素和分泌甲状腺激吸收碘、合成甲状腺激素和分泌甲状腺激素，即素，即T T3 3、T T4 4，三碘甲腺原氨酸，甲状腺素，三碘甲腺原氨酸，甲状腺素。甲状腺激素的功能有三：甲状腺激素的功能有三：促进生长发育，促进生长发育，促进代谢，促进代谢，提高神经系统兴奋性提高神经系统兴奋性第24页，此课
24、件共29页哦l测定甲状腺功能主要从两个方面进行：测定甲状腺功能主要从两个方面进行：l甲状腺所分泌的甲状腺所分泌的“产物产物”在血液循环中的在血液循环中的浓度，来评价甲状腺功能，如浓度，来评价甲状腺功能，如T T3 3、T T4 4；l放射性药物进入体内，用探测器追踪，测量它放射性药物进入体内，用探测器追踪，测量它在有关脏器中的浓集，更新，排泄的速度和数量在有关脏器中的浓集，更新，排泄的速度和数量，以研究脏器的功能或病理状态。，以研究脏器的功能或病理状态。第25页，此课件共29页哦l口服口服I I-胃肠吸收胃肠吸收 血液血液 甲状腺摄甲状腺摄 合成甲状腺激素。（合成甲状腺激素。（70701001
25、00g I/dg I/d）第26页，此课件共29页哦a)a)硫脲类药物有阻止甲状腺内激素合成的作用硫脲类药物有阻止甲状腺内激素合成的作用抑制过氧化氢酶和偶合酶作用，使酪氨酸抑制过氧化氢酶和偶合酶作用，使酪氨酸不能碘化，两个碘化了的酪氨酸不能偶合成不能碘化，两个碘化了的酪氨酸不能偶合成T T3 3T T4 4。b)b)大量碘剂能直接阻止甲状腺的释放甲状腺细大量碘剂能直接阻止甲状腺的释放甲状腺细胞内碘离子，碘离子浓度过高，还有抑制酪胞内碘离子，碘离子浓度过高，还有抑制酪氨酸碘化作用，甲状腺摄碘率也降低。氨酸碘化作用，甲状腺摄碘率也降低。c)c)许多阴离子也能被甲状腺吸收，如许多阴离子也能被甲状腺吸
26、收，如BrBr-，TcOTcO4 4-，SCNSCN-，ClOClO4 4-可阻止甲状腺从血浆中摄取碘可阻止甲状腺从血浆中摄取碘，而且促使，而且促使I I-甲状腺释放出来。甲状腺释放出来。第27页，此课件共29页哦甲状腺吸碘率测定甲状腺吸碘率测定 甲状腺有摄取和浓聚碘离子的能力，它摄甲状腺有摄取和浓聚碘离子的能力，它摄取碘离子的数量和速度与甲状腺的功能状取碘离子的数量和速度与甲状腺的功能状态有着密切关系。态有着密切关系。131131I I-和普遍和普遍I I-有着相同的现化性质和生物有着相同的现化性质和生物化学性质，进入全内被甲状腺摄取，摄取化学性质，进入全内被甲状腺摄取，摄取的量和速度可用的
27、量和速度可用探测器从体外直接测定探测器从体外直接测定。第28页，此课件共29页哦甲状腺摄甲状腺摄131131I I试验试验1 1原理和方法原理和方法碘是甲状腺合成甲状腺素的主要原料，所以碘是甲状腺合成甲状腺素的主要原料，所以131131I I（131131I-I-碘化钠）能被甲状腺摄取和浓聚，被摄取的碘化钠）能被甲状腺摄取和浓聚，被摄取的量和用以合成甲状腺激素的速度在一定程度上与甲量和用以合成甲状腺激素的速度在一定程度上与甲状腺功能有关。空腹口服状腺功能有关。空腹口服131131I I溶液或胶囊溶液或胶囊185-185-370kBq(5-10370kBq(5-10Ci)Ci)后，利用后，利用131131I I能发射能发射光子的特点，光子的特点，用甲功仪的用甲功仪的闪烁探测在颈前甲状腺部位测量服闪烁探测在颈前甲状腺部位测量服131131I I后后2 2，4 4，2424小时甲状腺的摄小时甲状腺的摄131131I I率，即可得知甲状腺的率，即可得知甲状腺的功能有状态。功能有状态。第29页，此课件共29页哦